纳米功能材料在真菌毒素及其毒性检测中的应用研究

发布时间：2018-11-08 07:09

【摘要】：真菌毒素是真菌的次级代谢产物,具有极强的毒性,严重危害人类和动物的健康和生命。因此,发展灵敏、专一、快速、操作简便、成本低的真菌毒素及其毒性检测技术非常重要。高效液相层析法和气体色谱/质谱分析法是目前应用最为广泛的真菌毒素检测方法。这两种方法虽然具有较好的灵敏度和较低的检测下限(LOD),但是需要昂贵的仪器、复杂的操作流程、专门的技术人员等,严重的限制了其在日常检测中的应用。而对于真菌毒素毒性的检测,也主要依赖于传统生物学的形态学以及分子生物学手段,其操作耗时且无法实现实时检测。随着纳米技术飞速发展,功能化纳米材料迅速崛起,被广泛应用到能源、环境、生命科学等领域。因为纳米材料具备独特的光、电特性,将其与生物传感器结合可提高生物传感器的性能。如能将纳米功能材料应用于真菌毒素及其毒性的检测,将有可能为真菌毒素研究及其防控提供新的手段。因此在本项目中,我们开展了纳米功能材料在真菌毒素及其毒性检测中的应用研究,并完成了以下三个工作：可用于黄曲霉毒素B1(AFB1)检测的量子点(Q-dots)-核酸适配体(aptamer)-氧化石墨烯(GO)荧光淬灭体系的构建。合成了GO纳米片,并通过透射电子显微镜、原子力显微镜等对材料进行了表征,证实其为单片层纳米片结构,可用于后续荧光淬灭实验研究。将核酸适配体连接到Q-dots上,通过优化实验条件,获得了最佳的量子点核酸适配体复合物与GO的比例,并将该体系用于AFB1 PBS标准溶液(pH=7.4,0.01 M)的检测。结果显示,该体系在PBS中的线性检测范围是3.2 nM～320μM,检测下限为1.0 nM。将AFB1标准品梯度溶解于花生油样品中也获得了1.6 nM～160μM的检测范围和1.4 nM的检测下限。可用于赭曲霉毒素A(OTA)检测的量子点(Q-dots)-核酸适配体(aptamer)-硫化钼(MoS2)荧光淬灭体系的构建。制备了MoS2纳米片,并通过透射电子显微镜、原子力显微镜等对材料进行了表征,证实其可用于后续荧光淬灭实验研究。将核酸适配体连接到Q-dots上,通过优化实验条件,获得了最佳的量子点核酸适配体复合物与MoS2纳米片的比例。将OTA标准品梯度溶解于PBS溶液(pH=7.4,0.01M),获得了1 ng/mL～μg/mL的检测范围和1 ng/mL检测下限。在红酒的标准AFB1样品中也得到了相同的检测范围和检测下限。可用于真菌毒素细胞毒性研究的铂纳米粒子(PtNPs)/还原石墨烯(rGO)/碳纤维(CF)一氧化氮微电极传感器。在对Hummer的方法改进的基础上,合成了rGO纳米材料,并通过物理吸附的办法将其修饰在了碳纤维的表面得到rGO/CF微电极,最后在其上电沉积铂纳米粒子(PtNPs)得到目标微电极(PtNPs/rGO/CF)。该微电极在PBS溶液(pH=7.4,0.01 M)中对一氧化氮的检测范围为125 nM～22μM、检测下限为125 nM。用它灵敏的检测到了在黄曲霉毒素B1 (AFB1)、呕吐毒素(DON)和伏马菌毒素B1(FB1)分别刺激下的猪内表皮细胞(PIFC)释放的一氧化氮(NO)情况。综上所述,在本课题中,我们充分发挥纳米功能材料的光学和电化学特性,创建了两个新型的真菌毒素检测光学系统和一个用于研究真菌毒素细胞毒性的一氧化氮电化学传感器。不仅将纳米功能材料很好的应用到了真菌毒素及其毒性的检测中,大大地提高了真菌毒素检测的性能,也为纳米功能材料在生物学中的应用开辟了新天地。
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【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS207;TB383.1

【参考文献】